[发明专利]一种环氧树脂机械应力与绝缘劣化联合表征方法

说明书

本发明公开一种环氧树脂机械应力与绝缘劣化联合表征方法，通过机械应力下环氧树脂内部的应力分布与电树枝生长同步光学观测，对绝缘材料绝缘状态进行有效的评估。包括以下步骤：首先，制备预置针电极的电树枝试样，拉伸应力为哑铃状试样，压缩应力为长方体试样；其次，搭建光弹性装置，使用偏振片观察拉伸和压缩应力下的应力分布；然后，试样被固定在推拉力机的测试单元，拉伸应力和压缩应力的取值分别为10、20、30Mpa，针电极、板电极分别与高压端、地电极相连；最后，计算电树枝累积损伤，得到环氧树脂机械应力下电树枝的生长情况。

技术领域

本发明属于高压设备领域，涉及电树枝累计损伤来评估电缆绝缘材料的劣化状态，特别涉及一种环氧树脂机械应力与绝缘劣化联合表征方法。

背景技术

随着电网规模不断增大，传输容量逐步提升，对电缆的可靠性和安全性要求也越来越高。环氧树脂因其具有良好的加工性、优良的机械和电性能、稳定的化学性能，被广泛应用于交流电缆终端。电缆终端内部结构复杂，具有多层结构，因此，电缆终端内部电场分布的复杂性高于电缆本体。而且由于是现场安装，不可避免的给电缆附件带来划痕、气泡等缺陷，这也给电缆安全可靠运行带来了威胁。据统计。电缆附件的故障率占电缆事故的70％以上，且故障部位多集中于半导电层与环氧树脂的结合点。绝缘材料在运行过程中会发生绝缘劣化现象，电树枝作为典型的绝缘劣化形式，受到了国内外学者的广泛关注。电树枝是由于杂质、气泡等缺陷导致的局部电场集中所引起的局部放电现象，最终可贯穿高压电极与地电极，造成绝缘击穿，发生电力系统事故。因此，研究电缆绝缘劣化以及失效机理迫在眉睫。

电缆在长期运行过程中，要承受机械应力和电压的同时作用。在电缆终端中，由弹簧夹紧装置产生高压电缆的切线方向的压缩应力。电缆在运行过程中产生焦耳热，环氧树脂绝缘材料受热产生热环抱力，为拉伸应力。机械应力可改变分子链构象，从而影响电荷输运行为与内部电场分布，最终改变绝缘材料的电气性能。但是，目前机械应力和电场联合作用下环氧树脂绝缘劣化的研究尚为空白。

光弹性法是利用双折射效应研究物体应力分布的实验方法，通过观察到的干涉条纹，可以得到承受的机械应力状态。环氧树脂为光弹性材料，未施加应力时各向同性；施加应力时会出现暂时双折射效应。入射光的光程差与主应力的大小相关联，通过得到的光程差信息可以分析主应力情况。利用光弹性法可以得到等倾线与等差线，从而获得主应力的方向与主应力差。本设计在使用光弹性装置的同时，给试样施加电压，利用电树枝观测装置评估电缆在机械应力下的绝缘老化情况为研究机械应力下环氧树脂电树枝的引发和生长机理提供了全新的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种环氧树脂机械应力与绝缘劣化联合表征方法。

本发明提出的技术方案是，一种环氧树脂机械应力与绝缘劣化联合表征方法，利用环氧树脂内部的应力分布与电树枝生长的同步光学观测，该方法包括如下步骤：

1)采用环氧树脂制备预置针电极的电树枝试样：其中拉伸应力为哑铃状试样，压缩应力为长方体试样；

2)搭建光弹性装置，使用偏振片观察拉伸和压缩应力下的应力分布；

3)试样被固定在推拉力机的测试单元，同时针电极、板电极分别与高压端、地电极相连；

4)电树枝累积损伤计算。

进一步地，所述电树枝试样的制备过程如下：

(1)将双酚A环氧树脂、聚酰胺固化剂按照2-10:1的配比，倒入烧杯中；

(2)将混合物放入转速为60±10r/min磁力搅拌器中，搅拌使其均匀混合；

(3)混合物均匀混合后，放入干燥真空箱中，连续抽真空，充分去除混合物体中的空气；

(4)将混合物浇筑到预置针电极的模具中，人为制造缺陷，其中针尖与地电极的距离控制为2±1mm；